基于信息熵的氣象衛(wèi)星云圖臺(tái)風(fēng)分割方法研究.pdf

1、臺(tái)風(fēng)是中心附近最大風(fēng)力達(dá)到12級(jí)以上的熱帶氣旋,由臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的狂風(fēng)、暴雨及風(fēng)暴潮等組成一種復(fù)合性天氣系統(tǒng),是世界上對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)生活影響最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。臺(tái)風(fēng)來(lái)臨時(shí)引起海面巨浪,登陸后又帶來(lái)風(fēng)暴降雨摧毀莊家、建筑設(shè)施等,對(duì)我國(guó)工農(nóng)、漁業(yè)、交通及人民財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大損失。因此,及時(shí)準(zhǔn)確的臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào),能夠降低臺(tái)風(fēng)災(zāi)害帶來(lái)的損失,對(duì)社會(huì)生活、國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人身安全都有深遠(yuǎn)影響。然而,臺(tái)風(fēng)分割又是臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)、定位及識(shí)別的關(guān)鍵,準(zhǔn)確有效的臺(tái)風(fēng)分割方法

2、不但對(duì)臺(tái)風(fēng)的定位、識(shí)別起到至關(guān)重要的作用,也對(duì)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)的自動(dòng)化及大氣科學(xué)研究有著重要的意義。
　　信息熵是事件出現(xiàn)概率不確定性的量度,應(yīng)用于圖像處理中就是測(cè)量灰度級(jí)分布隨機(jī)性的一個(gè)特征參數(shù)?；谛畔㈧氐膱D像分割方法,使分割前后的圖像信息盡量保持完整,在復(fù)雜圖像分割中具有較好的分割效果。本文中所使用的衛(wèi)星云圖均為我國(guó)正在使用的風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星所拍攝傳回的原始圖像,并以2011年登陸我國(guó)的第2號(hào)臺(tái)風(fēng)“桑達(dá)”和第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“梅花”為例,對(duì)基于

3、信息熵的氣象衛(wèi)星云圖臺(tái)風(fēng)分割方法做了深入的研究。主要分為以下幾個(gè)方面:
　　本文分析了臺(tái)風(fēng)云系形成、發(fā)展及消亡的過(guò)程,及其各階段在衛(wèi)星云圖中的特征,總結(jié)歸納現(xiàn)階段基于氣象衛(wèi)星云圖的分割方法及熵理論在圖像處理中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀。詳細(xì)說(shuō)明了衛(wèi)星云圖的研究?jī)?nèi)容及分析過(guò)程,對(duì)衛(wèi)星云圖的分類(lèi)及不同云圖的基本特點(diǎn)進(jìn)行分析,著重比較臺(tái)風(fēng)云系在各類(lèi)云圖中的特點(diǎn),給出各云類(lèi)在衛(wèi)星云圖上的特征及其識(shí)別判據(jù)。
　　研究基于信息熵的臺(tái)風(fēng)云系自動(dòng)分割方

4、法,首先研究了基于信息熵的圖像分割技術(shù),對(duì)信息熵概念及其到圖像熵的轉(zhuǎn)化做了分析,并從熵的數(shù)學(xué)特性和熵函數(shù)靈敏度角度論證信息熵應(yīng)用于衛(wèi)星云圖分割的有效性和合理性。根據(jù)臺(tái)風(fēng)云系在衛(wèi)星云圖中的特征,將基于信息熵的圖像分割方法、面積濾波器、臺(tái)風(fēng)區(qū)域位置分割、紋理統(tǒng)計(jì)特性相結(jié)合,設(shè)計(jì)出一種臺(tái)風(fēng)自動(dòng)分割方法,并對(duì)分割和識(shí)別的效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。
　　研究基于信息熵的臺(tái)風(fēng)云系主體分割方法,將二維最大熵法和二維Otsu法相結(jié)合,利用多目標(biāo)規(guī)劃理論